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Die Erfindung bezieht sich auf eine Verfahreinrichtung für eine Magnetschienenbremse.
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Magnetschienenbremsen sind im Bereich der Eisenbahntechnik allgemein bekannt. Im aktiven Bremsbetrieb liegen die Magnetschienenbremsen auf streckenseitigen Schienen auf und erzeugen eine Bremswirkung durch Reibung; durch Einspeisen eines Stromes lässt sich eine magnetische Anziehungskraft zwischen Magnetschienenbremse und Schiene hervorrufen, wodurch sich die Bremskraft erhöht. Im inaktiven Zustand ist die Magnetschienenbremse angehoben und von der oder den zugeordneten Schienen getrennt.
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Verfahreinrichtungen dienen zum Anheben der Magnetschienenbremse in eine Hochlagestellung, in der die Magnetschienenbremse von den Schienen getrennt ist, und Absenken der Magnetschienenbremse in eine Tieflagestellung, in der die Magnetschienenbremse auf zumindest einer der Schienen aufliegt.
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Eine Verfahreinrichtung mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist in der Druckschrift
EP 0 706 926 A1 offenbart.
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Weitere Magnetschienenbremsen und Verfahreinrichtungen für Magnetschienenbremsen sind in den Druckschriften
DE 100 09 331 A1 und
DE 211 23 59 A1 beschrieben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine platzsparende Verfahreinrichtung für eine Magnetschienenbremse anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verfahreinrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verfahreinrichtung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Antriebsstrang der Verfahreinrichtung eine Untersetzungsumlenkeinrichtung umfasst, die ein antriebsseitiges Stellelement und zumindest ein bremsenseitiges Stellelement koppelt und im Falle einer Bewegung des antriebsseitigen Stellelements eine Bewegung des bremsenseitigen Stellelements hervorruft, die zu der antriebsseitigen Bewegung winklig ist, wobei durch eine Untersetzung der Untersetzungsumlenkeinrichtung der Bewegungshub des bremsenseitigen Stellelements größer als der des antriebsseitigen Stellelements ist.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahreinrichtung besteht darin, dass die Anordnung der Antriebseinrichtung und die Bewegungsrichtung des antriebsseitigen Stellelements - wegen der Änderung der Bewegungsrichtungen durch die winklig arbeitende Untersetzungsumlenkeinrichtung - unabhängig von der vertikalen oder zumindest auch vertikalen Bewegungsrichtung der Magnetschienenbremse ist, sodass die Lage und Orientierung der Antriebseinrichtung in einem weiten Bereich frei gewählt werden kann und der Einbau der Verfahreinrichtung im Schienenfahrzeug besonders platzsparend möglich wird.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahreinrichtung ist darin zu sehen, die es die erfindungsgemäß vorgesehene Untersetzungsumlenkeinrichtung ermöglicht, im Rahmen der Bewegungsumlenkung den konstruktiv für die Funktionsweise der Magnetschienenbremse vorgegebenen Bewegungshub in vertikaler Richtung mit einem demgegenüber kleineren Bewegungshub des antriebsseitigen Stellelements herbeizuführen, wodurch der Einsatz einer relativ kleinen, also ebenfalls platzsparenden Antriebseinrichtung ermöglicht wird.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Antriebseinrichtung das antriebsseitige Stellelement horizontal bewegt und die Untersetzungsumlenkeinrichtung bei horizontaler Bewegung des antriebsseitigen Stellelements eine vertikale Bewegung des bremsenseitigen Stellelements hervorruft.
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Das antriebsseitige Stellelement und das bremsenseitige Stellelement sind vorzugsweise jeweils strangförmig und aufwickelbar.
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Die Untersetzungsumlenkeinrichtung weist vorzugsweise einen antriebsseitigen Aufwickelbereich zum Auf- und Abwickeln des antriebsseitigen Stellelements und einen bremsenseitigen Aufwickelbereich zum Auf- und Abwickeln des bremsenseitigen Stellelements auf.
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Der Querschnitt des antriebsseitigen Aufwickelbereichs ist vorzugsweise kleiner als der Querschnitt des bremsenseitigen Aufwickelbereichs, wodurch sich in einfacher Weise das oben beschriebene Untersetzungsverhältnis einstellen lässt.
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Das antriebsseitige Stellelement ist vorzugsweise eine Kette, ein Seil, ein Riemen, ein Zahnriemen oder ein Band.
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Das bremsenseitige Stellelement ist vorzugsweise eine Kette, ein Seil, ein Riemen, ein Zahnriemen oder ein Band.
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Die letztgenannten Ausführungsvarianten der Stellelemente ermöglichen aufgrund ihrer mechanischen Flexibilität in vorteilhafter Weise ein gewisses Spiel der übrigen Komponenten, wie beispielsweise der Magnetschienenbremse. Je nach der Anordnung der Stellelemente im Schienenfahrzeug ist ein mechanisches Spiel in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrzeugquerrichtung oder sogar in allen drei Raumrichtungen möglich.
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Falls die Stellelemente Eingriffsabschnitte aufweisen, die einen formschlüssigen Eingriff ermöglichen (wie beispielsweise Ketten oder Zahnriemen), also auf der ihrem Aufwickelbereich zugewandten Innenseite nicht glatt sind, so können die zugeordneten Aufwickelbereiche beispielsweise ebenfalls nicht glatt sein und eine korrespondierende Oberflächengestaltung aufweisen. Die Aufwickelbereiche können beispielsweise nach außen weisende Zähne aufweisen bzw. durch Zahnräder gebildet werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Verfahreinrichtung eine Spuleneinrichtung aufweist, die das antriebsseitige Stellelement mit zwei oder mehr bremsenseitigen Stellelementen koppelt.
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Bei der letztgenannten Variante ist es vorteilhaft, wenn die Spuleneinrichtung zum Auf- und Abwickeln des antriebsseitigen Stellelements einen antriebsseitigen Aufwickelbereich und zum Auf- und Abwickeln der zwei oder mehr bremsenseitigen Stellelemente für jedes der bremsenseitigen Stellelemente jeweils einen bremsenseitigen Aufwickelbereich umfasst. Eine Welle der Spuleneinrichtung verbindet vorzugsweise den antriebsseitigen Aufwickelbereich mit den bremsenseitigen Aufwickelbereichen drehfest.
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Die Welle ist vorzugsweise parallel zur Fahrzeuglängsrichtung oder parallel zur Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet.
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Die Antriebseinrichtung umfasst vorzugsweise einen elektromechanischen und/oder elektrohydraulischen Antrieb.
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Ein elektrohydraulischer Antrieb kann beispielsweise einen Elektromotor und eine Pumpe umfassen. Ein elektrohydraulischer Antrieb ermöglicht in vorteilhafter Weise einen hydraulischen Betrieb ohne Anschluss an ein Hydraulikleitungssystem des Schienenfahrzeugs, falls ein solches vorhanden ist, bzw. einen hydraulischen Betrieb auch in Schienenfahrzeugen ohne ein solches Hydraulikleitungssystem.
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Die Antriebseinrichtung ist vorzugsweise selbsthemmend, um die Hochlagestellung ohne weitere mechanische Komponenten halten zu können.
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Die Antriebseinrichtung weist vorzugsweise eine Federeinrichtung auf, die zumindest in der Tieflagestellung eine Spannkraft auf die Stellelemente ausübt und ein Durchhängen oder eine Durchbauchung der Stellelemente verhindert.
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Auch ist es von Vorteil, wenn eine weitere Untersetzungsumlenkeinrichtung vorhanden ist, die ein weiteres antriebsseitiges Stellelement und ein weiteres bremsenseitiges Stellelement koppelt.
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Die weitere Untersetzungsumlenkeinrichtung ruft im Falle einer Bewegung des weiteren antriebsseitigen Stellelements vorzugsweise eine Bewegung des weiteren bremsenseitigen Stellelements hervor, die zu der Bewegung des weiteren antriebsseitigen Stellelements winklig ist.
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Mittels einer Untersetzung der weiteren Untersetzungsumlenkeinrichtung ist der Bewegungshub des weiteren bremsenseitigen Stellelements vorzugsweise größer als der des weiteren antriebsseitigen Stellelements.
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Die Bewegungsrichtungen der antriebsseitigen Stellelemente sind vorzugsweise kollinear.
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Die Bewegungsrichtungen der antriebsseitigen Stellelemente sind vorzugsweise beide jeweils horizontal und parallel zur Fahrzeuglängsrichtung oder jeweils beide horizontal und parallel zur Fahrzeugquerrichtung.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das eine antriebsseitige Stellelement auf einer Seite der Antriebseinrichtung und das weitere antriebsseitige Stellelement auf der gegenüberliegenden anderen Seite der Antriebseinrichtung angeordnet ist und bei Betrieb der Antriebseinrichtung entweder beide antriebsseitigen Stellelemente gemeinsam in Richtung der Antriebseinrichtung bewegt werden oder beide gemeinsam von der Antriebseinrichtung wegbewegt werden.
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Bei zwei antriebsseitigen Stellelementen ist es vorteilhaft, wenn die Verfahreinrichtung zwei Spuleneinrichtungen aufweist, von denen eine das eine antriebsseitige Stellelement mit zwei oder mehr bremsenseitigen Stellelementen koppelt, und von denen die andere das weitere antriebsseitige Stellelement mit zwei oder mehr weiteren bremsenseitigen Stellelementen koppelt.
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Bei der letztgenannten Variante ist es vorteilhaft, wenn jede der zwei Spuleneinrichtungen zum Auf- und Abwickeln des jeweiligen antriebsseitigen Stellelements jeweils einen antriebsseitigen Aufwickelbereich und zum Auf- und Abwickeln der zwei oder mehr bremsenseitigen Stellelemente für jedes der bremsenseitigen Stellelemente jeweils einen bremsenseitigen Aufwickelbereich umfasst. Bei jeder der Spuleneinrichtungen verbindet jeweils eine Welle vorzugsweise den antriebsseitigen Aufwickelbereich mit den bremsenseitigen Aufwickelbereichen drehfest.
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Die Wellen der zwei Spuleneinrichtungen sind vorzugsweise parallel.
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Die Wellen der zwei Spuleneinrichtungen sind vorzugsweise beabstandet voneinander in derselben horizontalen Ebene angeordnet.
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Die Wellen der zwei Spuleneinrichtungen sind vorzugsweise beide parallel zur Fahrzeugquerrichtung oder beide parallel zur Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet.
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Die Antriebseinrichtung weist vorzugsweise eine Spindel auf, die mit einem Rechtsgewinde und einem Linksgewinde ausgestattet ist und eine gegenläufige Bewegung der zwei antriebsseitigen Stellelemente ermöglicht.
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Alternativ oder zusätzlich kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Antriebseinrichtung eine Spule zum Aufwickeln und Abwickeln des einen antriebsseitigen Stellelements und eine weitere Spule zum Aufwickeln und Abwickeln des weiteren antriebsseitigen Stellelements aufweist, wobei beim Anheben der Magnetschienenbremse in die Hochlagestellung beide antriebsseitigen Stellelemente auf ihrer jeweiligen Spule aufgewickelt werden und beim Absenken der Magnetschienenbremse in die Tieflagestellung beide antriebsseitigen Stellelemente von ihrer jeweiligen Spule abgewickelt werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass das antriebsseitige Stellelement oder zumindest eines der antriebsseitigen Stellelemente durch eine antriebsseitige Zahnstange und/oder das bremsenseitige Stellelement oder zumindest eines der bremsenseitigen Stellelemente durch eine bremsenseitige Zahnstange gebildet ist, und die Untersetzungsumlenkeinrichtung für die antriebsseitige Zahnstange ein antriebsseitiges Zahnrad und/oder für die bremsenseitige Zahnstange ein bremsenseitiges Zahnrad aufweist.
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Alternativ oder zusätzlich kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass das antriebsseitige Stellelement oder zumindest eines der antriebsseitigen Stellelemente durch einen antriebsseitigen Hebel und das bremsenseitige Stellelement oder zumindest eines der bremsenseitigen Stellelemente durch einen bremsenseitigen Hebel gebildet ist. Bei der letztgenannten Variante weist die Untersetzungsumlenkeinrichtung vorzugsweise ein Gelenk auf, das den antriebsseitigen Hebel und den bremsenseitigen Hebel koppelt.
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Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Schienenfahrzeug. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass dieses zumindest eine Verfahreinrichtung aufweist, wie sie oben beschrieben worden ist, wobei die Verfahreinrichtung mit einer Magnetschienenbremse des Schienenfahrzeugs gekoppelt ist und diese wahlweise in die Hochlagestellung oder die Tieflagestellung stellen kann.
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Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs und vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verfahreinrichtung und deren vorteilhafter Ausgestaltungen verwiesen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, dabei zeigen beispielhaft:
- 1 in einer vereinfachten dreidimensionalen Darstellung schräg von der Seite Bestandteile eines ersten Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Verfahreinrichtung zum Verfahren einer Magnetschienenbremse,
- 2 eine Spuleneinrichtung der Verfahreinrichtung gemäß 1 näher im Detail,
- 3 in einer vereinfachten dreidimensionalen Darstellung schräg von der Seite Bestandteile eines zweiten Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Verfahreinrichtung zum Verfahren einer Magnetschienenbremse,
- 4 ein Ausführungsbeispiel für eine Antriebseinrichtung für die Verfahreinrichtungen gemäß den 1 bis 3,
- 5-7 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Federeinrichtung zum Spannen von Stellelementen der Verfahreinrichtungen gemäß den 1 bis 3, wobei die 5 bis 7 unterschiedliche Stellungen der Magnetschienenbremse zeigen, und
- 8 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Federeinrichtung zum Spannen der Stellelemente der Verfahreinrichtungen gemäß den 1 bis 3.
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In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet.
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Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Verfahreinrichtung 10, die zum Anheben einer Magnetschienenbremse 20 in eine Hochlagestellung, in der die Magnetschienenbremse 20 von streckenseitigen Schienen 30 einer Eisenbahngleisanlage getrennt ist, und Absenken der Magnetschienenbremse 20 in eine Tieflagestellung, in der die Magnetschienenbremse 20 auf den Schienen 30 aufliegt, geeignet ist. Die 1 zeigt beispielhaft die Hochlagestellung.
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Die Verfahreinrichtung 10 und die Magnetschienenbremse 20 bilden Bestandteile eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeugs, dessen übrige Komponenten aus Gründen der Übersicht in den Figuren nicht gezeigt sind.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 umfasst die Magnetschienenbremse 20 zwei parallel zu den streckenseitigen Schienen 30 angeordnete Magneteinheiten 31 und zwei Rahmenteile, die die zwei Magneteinheiten 31 verbinden und halten. Das in der 1 vordere Rahmenteil ist mit dem Bezugszeichen 32 und das in der 2 hintere Rahmenteil mit dem Bezugszeichen 32a gekennzeichnet.
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Die Verfahreinrichtung 10 weist eine Antriebseinrichtung 40 und einen Antriebsstrang 50 auf, der die Antriebseinrichtung 40 mit der Magnetschienenbremse 20 koppelt.
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Der Antriebsstrang 50 gemäß 1 umfasst eine in der 1 vordere Untersetzungsumlenkeinrichtung 60, die ein antriebsseitiges Stellelement 70 und ein bremsenseitiges Stellelement 80 koppelt.
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Im Falle einer Bewegung des antriebsseitigen Stellelements 70 wird eine Bewegung des bremsenseitigen Stellelements 80 hervorgerufen, die zu der antriebsseitigen Bewegung winklig, vorzugsweise rechtwinklig, ist. Da die Antriebseinrichtung 40 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 horizontal angeordnet ist und sie das antriebsseitige Stellelement 70 horizontal bewegt, ruft die Untersetzungsumlenkeinrichtung 60 eine vertikale Bewegung des bremsenseitigen Stellelements 80 hervor.
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Das bremsenseitige Stellelement 80 ist an das in der 1 vordere Rahmenteil 32 angebunden, sodass bei einer vertikalen Bewegung des bremsenseitigen Stellelements 80 das vordere Rahmenteil 32 angehoben oder abgesenkt wird.
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Durch die Untersetzung der Untersetzungsumlenkeinrichtung 60 ist der Bewegungshub H des bremsenseitigen Stellelements 80 größer als der Bewegungshub h des antriebsseitigen Stellelements 70, es gilt also:
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Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die vordere Untersetzungsumlenkeinrichtung 60 näher im Detail. Es lässt sich erkennen, dass die Untersetzungsumlenkeinrichtung 60 eine Spuleneinrichtung 90 in Form eines scheibenförmigen Elements aufweist, die einen antriebsseitigen Aufwickelbereich 91 und einen bremsenseitigen Aufwickelbereich 92 bildet. Das antriebsseitige Stellelement 70 und das bremsenseitige Stellelement 80 sind jeweils strangförmig und auf dem jeweils zugeordneten Aufwickelbereich 91 bzw. 92 aufwickelbar und selbstverständlich von diesem auch wieder abwickelbar.
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Als Stellelemente besonders geeignet sind beispielsweise Seile, Drähte, Riemen, Zahnriemen, Bänder oder Ketten, da solche Stellelemente ein gewisses Spiel der Magnetschienenbremse in allen drei Raumrichtungen erlauben.
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Bei einer horizontalen Bewegung des antriebsseitigen Stellelements 70 in Richtung der Antriebseinrichtung 40 wird der Endbereich des antriebsseitigen Stellelements 70 von dem antriebsseitigen Aufwickelbereich 91 der Spuleneinrichtung 90 abgewickelt und bei Bewegung in Gegenrichtung auf dem antriebsseitigen Aufwickelbereich 91 der Spuleneinrichtung 90 aufgewickelt; beim Auf- und Abwickeln des antriebsseitigen Stellelements 70 rotiert die Spuleneinrichtung 90, wodurch wiederum das bremsenseitige Stellelement 80 auf dem bremsenseitigen Aufwickelbereich 92 aufgewickelt oder abgewickelt wird und die entsprechende Hubbewegung des vorderen Rahmenteils 32 hervorgerufen wird.
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Das Aufwickeln des antriebsseitigen Stellelements 70 erfolgt bei aktivem Antrieb der Antriebseinrichtung 40 in Aufwickelrichtung. Das Abwickeln des antriebsseitigen Stellelements 70 kann erfolgen, wenn die Antriebseinrichtung 40 eine interne Selbsthemmung deaktiviert und ein schwerkaftbedingtes Absenken der Magnetschienenbremse 20 durch das Eigengewicht der Magnetschienenbremse 20 duldet. Alternativ kann das Abwickeln auch auf einen aktiven Betrieb der Antriebseinrichtung 40 in Abwickelrichtung begrenzt werden.
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Um die oben bereits erwähnte Untersetzung zu erreichen, ist die Querschnittsfläche Q1 des antriebsseitigen Aufwickelbereichs 91 kleiner als die Querschnittsfläche Q2 des bremsenseitigen Aufwickelbereichs 92, es gilt also
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Das Verhältnis zwischen den Bewegungshüben h und H wird durch das Querschnittsverhältnis definiert, beispielsweise gemäß
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Wieder zurückkommend auf 1 lässt sich erkennen, dass der Antriebsstrang 50 zusätzlich zu der vorderen Untersetzungsumlenkeinrichtung 60 eine weitere, in der 1 hintere Untersetzungsumlenkeinrichtung 60a aufweisen kann, die ein weiteres antriebsseitiges Stellelement 70a und ein weiteres bremsenseitiges Stellelement 80a koppelt.
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Das weitere bremsenseitige Stellelement 80a ist an das in der 1 hintere Rahmenteil 32a angebunden und dient dazu, das hintere Rahmenteil 32a anzuheben oder abzusenken, und zwar synchron zu dem Anheben oder Absenken des vorderen Rahmenteils 32 durch das vordere bremsenseitige Stellelement 80. Durch eine synchrone Arbeitsweise beider antriebsseitiger Stellelemente 70 und 70a wird erreicht, dass die Magnetschienenbremse 20 in einer horizontalen Lage gehalten wird und nicht gegenüber der Fahrzeuglängsrichtung verkippt.
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Die vordere Untersetzungsumlenkeinrichtung 60 und die hintere Untersetzungsumlenkeinrichtung 60a können beispielsweise identisch sein; die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der vorderen Untersetzungsumlenkeinrichtung 60 können also für die hintere Untersetzungsumlenkeinrichtung 60a entsprechend gelten, sodass bezüglich möglicher Ausgestaltungen der hinteren Untersetzungsumlenkeinrichtung 60a auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der vorderen Untersetzungsumlenkeinrichtung 60 verwiesen sei.
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Bezüglich der räumlichen Anordnung der beiden Untersetzungsumlenkeinrichtungen 60 und 60a wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das eine antriebsseitige Stellelement 70 auf einer Seite der Antriebseinrichtung 40 und das weitere antriebsseitige Stellelement 70a auf der gegenüberliegenden anderen Seite der Antriebseinrichtung 40 angeordnet ist. Bei Betrieb der Antriebseinrichtung 40 werden vorzugsweise entweder beide antriebsseitigen Stellelemente 70 und 70a gemeinsam in Richtung der Antriebseinrichtung 40 bewegt oder beide gemeinsam von der Antriebseinrichtung 40 wegbewegt. Die Bewegungsrichtungen der antriebsseitigen Stellelemente 70 und 70a sind also vorzugsweise kollinear und zueinander gegenläufig.
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Die 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Verfahreinrichtung 10, die zum Anheben einer Magnetschienenbremse 20 in eine Hochlage- und Tieflagestellung geeignet ist. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 weist die Verfahreinrichtung 10 nicht nur zwei, sondern vier Anbindungsstellen 11a, 11b, 11c und 11d zum Anschluss an die beiden Rahmenteile 32 und 32a der Magnetschienenbremse 20 auf.
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Zwei der Anbindungsstellen 11a und 11b sind an dem in der 3 vorderen Rahmenteil 32 angeordnet und verbinden die Magnetschienenbremse 20 mit der in der 3 vorderen Untersetzungsumlenkeinrichtung 60; die zwei Anbindungsstellen 11a und 11b sind in Fahrzeugquerrichtung weit beabstandet voneinander und liegen vorzugsweise jeweils dicht an einer der Magneteinheiten 31.
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Die zwei anderen Anbindungsstellen 11c und 11d sind an dem in der 3 hinteren Rahmenteil 32a der Magnetschienenbremse 20 angeordnet und verbinden die Magnetschienenbremse 20 mit der in der 3 hinteren Untersetzungsumlenkeinrichtung 60a; auch sie sind in Fahrzeugquerrichtung weit beabstandet voneinander und liegen jeweils dicht an einer zugeordneten Magneteinheit 20.
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Durch die beschriebene Anordnung der Anbindungsstellen 11a-11d lässt sich erreichen, dass die Magnetschienenbremse 20 beim Anheben oder Absenken weder gegenüber der Fahrzeuglängsrichtung noch der Fahrzeugquerrichtung verkippen kann.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 koppelt die vordere Untersetzungsumlenkeinrichtung 60 das antriebsseitige Stellelement 70 mit zwei bremsenseitigen Stellelementen 80, die beide mit Abstand und parallel zueinander an dem vorderen Rahmenteil 32 angebunden sind und beide - je nach Betrieb - das vordere Rahmenteil 32 gemeinsam anheben oder gemeinsam absenken. Eines der bremsenseitigen Stellelemente 80 ist zu diesem Zwecke mit der Anbindungsstelle 11a verbunden und das andere mit der Anbindungsstelle 11b.
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Die vordere Untersetzungsumlenkeinrichtung 60 umfasst eine Spuleneinrichtung 90 mit einem antriebsseitigen Aufwickelbereich 91, der im Mittenbereich einer Welle 93 der Spuleneinrichtung 90 angeordnet und mit dieser drehfest verbunden ist. An den beiden Enden der Welle 93 ist jeweils ein bremsenseitiger Aufwickelbereich 92 drehfest angebracht oder angeformt; die zwei bremsenseitigen Aufwickelbereiche 92 rotieren mit der Welle 93 mit und können somit jeweils ihr zugeordnetes bremsenseitiges Stellelement 80 gemäß der jeweiligen Drehrichtung der Welle 93 auf- oder abwickeln.
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Wird beim Aufwickeln oder Abwickeln des antriebsseitigen Stellelements 70 die Welle 93 also um ihre Achse gedreht, so rotieren auch die beiden bremsenseitigen Aufwickelbereiche 92 und wickeln ihre zugeordneten bremsenseitigen Stellelemente 80 auf oder ab, wodurch es zu einem Anheben oder Absenken des vorderen Rahmenteils 32 der Magnetschienenbremse 20 kommt.
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Die vordere Untersetzungsumlenkeinrichtung 60 und die hintere Untersetzungsumlenkeinrichtung 60a können auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 3 identisch sein; die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der vorderen Untersetzungsumlenkeinrichtung 60 können also für die weitere hintere Untersetzungsumlenkeinrichtung 60a entsprechend gelten.
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Bezüglich der räumlichen Anordnung der beiden Untersetzungsumlenkeinrichtungen 60 und 60a wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Bewegungsrichtungen der antriebsseitigen Stellelemente 70 und 70a kollinear sind, wie dies oben im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispielen gemäß den 1 und 2 erläutert wurde.
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Die 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Antriebseinrichtung 40, die bei den Verfahreinrichtungen 10 gemäß den 1 bis 3 eingesetzt werden kann.
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Die Antriebseinrichtung 40 umfasst einen Motor 41, bei dem es sich vorzugsweise um einen Elektromotor oder einen elektrohydraulischen Motor handelt. Der Motor 41 ist beispielsweise mittels eines Zahnriemens 42 und einer Riemenscheibe 45 mit einer Spindel 43 gekoppelt, die auf der in der 4 linken Seite ein Rechtsgewinde 43a und auf der in der 4 rechten Seite ein Linksgewinde 43b aufweist.
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Auf dem Rechtsgewinde 43a aufgeschraubt ist ein in der 4 linkes Gewindeelement 44a, bei dem es sich beispielsweise um eine Mutter handeln kann. An dem linken Gewindeelement 44a ist beispielsweise das in den 1 und 3 gezeigte vordere antriebsseitige Stellelement 70 fest gebracht.
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Auf dem Linksgewinde 43b aufgeschraubt ist ein in der 4 rechtes Gewindeelement 44b, bei dem es sich ebenfalls um eine Mutter handeln kann. An dem rechten Gewindeelement 44b ist beispielsweise das in den 1 und 3 gezeigte hintere antriebsseitige Stellelement 70a fest gebracht.
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Rotiert der Motor 41 im Rechtslauf, wie durch die Bewegungspfeile P1 in 4 angedeutet ist, so werden bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 die beiden Gewindeelemente 44a und 44b nach außen verschoben, wodurch die beiden antriebsseitigen Stellelemente 70 und 70a beide ebenfalls nach außen bewegt werden und die Magnetschienenbremse 20 abgesenkt wird.
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Rotiert der Motor 41 im Linkslauf, wie durch die Bewegungspfeile P2 in 4 angedeutet, so werden die beiden Gewindeelemente 44a und 44b nach innen verschoben, wodurch die beiden antriebsseitigen Stellelemente 70 und 70a beide ebenfalls nach innen bewegt werden und die Magnetschienenbremse 20 angehoben wird.
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Die Zuordnung der Motordrehrichtung zur Bewegungsrichtung der Magnetschienenbremse 20 ist hier nur beispielhaft zur verstehen, durch eine andere Wahl des Spindelorientierung lässt sich die Zuordnung invertieren. Auch kann die Zuordnung des vorderen antriebsseitigen Stellelements und des hinteren antriebsseitigen Stellelements zum Linksgewinde bzw. Rechtsgewinde selbstverständlich auch anders gewählt werden.
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Die 5 bis 7 zeigen ein Ausführungsbeispiel für eine Federeinrichtung 100, die in vorteilhafter Weise in den Antriebsstrang 50 zwischen der vorderen Untersetzungsumlenkeinrichtung 60 und der Antriebseinrichtung 40 und/oder zwischen der hinteren Untersetzungsumlenkeinrichtung 60a und der Antriebseinrichtung 40 integriert werden kann, um in der Tieflagestellung der Magnetschienenbremse ein Durchhängen der Stellelemente zu vermeiden. Alternativ oder zusätzlich kann eine solche Federeinrichtung im oder am Spurhalter integriert werden.
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Die Federeinrichtung 100 umfasst ein Ankerelement 110, das in der in der 5 gezeigten Hochlagestellung der Magnetschienenbremse 20 mit einem ankerseitigen Anschlag 111 an einem hülsenseitigen Anschlag 121 einer in einem Gehäuse 125 verschiebbar geführten Steuerhülse 120 anliegt.
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An dem Ankerelement 110 ist ein in der 5 linkes Federende 131 einer Zugfeder 130 angebunden, deren in der 5 rechtes Federende 132 an einem vom hülsenseitigen Anschlag 121 entfernten Hülsenende 122 der Steuerhülse 120 befestigt ist. Das Hülsenende 122 steht unmittelbar oder mittelbar mit der Antriebseinrichtung 40 in Verbindung und wird zum Absenken der Magnetschienenbremse 20 in der 5 nach links und zum Anheben der Magnetschienenbremse 20 in der 5 nach rechts bewegt, wie ein Doppelpfeil DP andeutet.
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Die Funktion der Zugfeder 130 besteht darin, eine Zugkraft Fz auf das Ankerelement 110 in Richtung des Hülsenendes 122 bzw. der Antriebseinrichtung 40 auszuüben. In der in der 5 gezeigten Hochlagestellung der Magnetschienenbremse 20 zieht die Gewichtskraft der Magnetschienenbremse 10 das Ankerelement 110 auf den Hülsenanschlag 121, weil die Zugkraft Fz der Zugfeder 130 die Magnetschienenbremse 20 nicht halten kann.
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Die 6 zeigt die Federeinrichtung 100 gemäß 5 beim Absenken der Magnetschienenbremse 20 kurz vor deren Aufsetzen auf den Schienen 30. Man erkennt, dass die Steuerhülse 120 gegenüber dem Gehäuse 125 um die Wegstrecke dX nach links verschoben ist. Da die Schienen 30 noch keine Gegenkraft erzeugen, wird das Ankerelement 110 noch auf den hülsenseitigen Anschlag 121 der Steuerhülse 120 gezogen; die relative Lage des Ankerelements 110 relativ zu der Steuerhülse 120 ist also noch unverändert.
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Die 7 zeigt die Federeinrichtung 100 gemäß 5 nach dem Aufsetzen der Magnetschienenbremse 20 auf den Schienen 30. Da die Schienen 30 jetzt eine Gegenkraft erzeugen und die Position der Magnetschienenbremse 20 definieren, kann nun die Federeinrichtung 100 ein Durchhängen des antriebsseitigen Stellelements 70 oder des oder der bremsseitigen Stellelemente 80 vermeiden, falls die Antriebseinrichtung 40 die Steuerhülse 120 weiter nach links bzw. weiter in Richtung Tieflagestellung verfährt als es die Tieflagestellung erfordern würde. So lässt sich in der 7 erkennen, dass bei einem zu weiten Verfahren der Steuerhülse 120 die Federkraft Fz der Zugfeder 130 das Ankerelement 110 in Richtung der Antriebseinrichtung 40 bzw. in 7 nach rechts zieht und den ankerseitigen Anschlag 111 von dem hülsenseitigen Anschlag 121 trennt, sodass eine Spannkraft auf die Stellelemente 70/70a und 80/80a ausgeübt wird und ein Durchhängen verhindert wird.
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Die 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Federeinrichtung 100, die in vorteilhafter Weise in den Antriebsstrang 50 zwischen der vorderen Untersetzungsumlenkeinrichtung 60 und der Antriebseinrichtung 40 und/oder zwischen der hinteren Untersetzungsumlenkeinrichtung 60a und der Antriebseinrichtung 40 eingesetzt werden kann, um in der Tieflagestellung ein Durchhängen der Stellelemente zu vermeiden.
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Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß den 5 bis 7 ist statt einer Zugfeder 130 eine Druckfeder 140 vorhanden, die das Ankerelement 110 in Richtung der Antriebseinrichtung 40 drückt und in der Tieflagestellung ein Durchhängen der Stellelemente durch eine Druckkraft vermeidet oder zumindest reduziert. Im Übrigen gelten die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der Federeinrichtung gemäß den 5 bis 7 bei der Federeinrichtung gemäß 8 entsprechend.
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Durch die strangförmige Ausgestaltung der Stellelemente 70, 70a, 80 und 80a und deren Flexibilität, die die Aufwickelbarkeit gewährleistet, wird bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ein hohes Maß an Spiel der Gesamtanordnung in allen drei Raumrichtungen erreicht, wodurch Zerstörung oder eine übermäßige Abnutzung durch Kraftspitzen vermieden wird.
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Alternativ können die antriebsseitigen Stellelemente 70, 70a und die bremsenseitigen Stellelemente 80, 80a durch Zahnstangen gebildet sein oder solche umfassen. In einem solchen Falle weisen die Untersetzungsumlenkeinrichtungen 60 für die antriebsseitige Zahnstange vorzugsweise ein antriebsseitiges Zahnrad und für die bremsenseitige Zahnstange ein bremsenseitiges Zahnrad auf. Solche Zahnstangen werden vorzugsweise gelenkig an die Rahmenteile 32 und 32a angebunden, um ein gewisses Maß an Spiel der Gesamtanordnung in zumindest zwei Raumrichtungen zu erreichen.
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Alternativ oder zusätzlich kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die antriebsseitigen Stellelemente 70, 70a und die bremsenseitigen Stellelemente 80, 80a Hebel sind oder Hebel umfassen. Im Falle einer solchen Ausgestaltung weist die Untersetzungsumlenkeinrichtung vorzugsweise ein Gelenk auf, das die antriebsseitigen Hebel und die bremsenseitigen Hebel koppelt. Hebel werden vorzugsweise gelenkig an die Rahmenteile 32 und 32a angebunden, um ein gewisses Maß an Spiel der Gesamtanordnung in zumindest zwei Raumrichtungen zu erreichen.
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Die obigen Ausführungsbeispiele können einzelne, mehrere oder alle der nachfolgend stichpunktartig aufgeführten Merkmale und Vorteile aufweisen bzw. eine oder mehrere der nachfolgend stichpunktartig beschriebenen Ausführungsvarianten bilden:
- - Ausführungsvarianten können das Absenken und Anheben der Magnetschienenbremse sowie die Arretierung der Magnetschienenbremse in Hochlage über einen oder mehrere rein elektrische oder elektrohydraulische Antriebe durchführen, wobei der oder die Antriebe über eine Untersetzung und eine Umlenkung auf die Magnetschienenbremse wirken.
- - Die Untersetzung kann z. B. durch Kettenräder, Riemenscheiben oder Kombinationen davon sowie asymmetrische Hebel ermöglicht werden, die einen kurzen Verfahrweg des Antriebs ermöglichen. Dies erlaubt zudem bei einem elektrohydraulischen Antrieb mit Federvorspannung zum Festhalten in Hochlage den Einsatz einer Feder oder eines Federpaketes als Spiral- oder Tellerfeder mit kurzem Federweg (eine Feder im Hubzylinder würde einen größeren Bauraum einnehmen).
- - Über die Betätigung der Magnetschienenbremse über eine Umlenkung erweitern sich die Anordnungsmöglichkeiten für den Einbau des elektrischen oder elektrohydraulischen Antriebs.
- - Vorzugsweise wird die Magnetschienenbremse zur Kompensation der Bewegung in drei Raumrichtungen und Fixierung in der Hochlage mittels nicht starrer Verbindungselemente am Antrieb befestigt. Dazu bieten sich Ketten, Seile, Zahnriemen und nicht beidseitig geführte Stangen an. Bei diesen Elementen ist jeweils die Bewegung in Fahrtrichtung und quer natürlicherweise gegeben. Indem der Antrieb so ausgeführt wird, dass er in Tieflage mindestens den maximalen Höhenweg der Bremse verfahren kann, werden Seil, Kette und Zahnriemen bei geringerer Auslenkung durchhängen und keine Restkraft aufbauen, was sich durch Federeinrichtungen allerdings kompensieren lässt. Stangen können einseitig so gelagert werden, dass die Höhenbewegung frei bleibt.
- - Vorzugsweise wird die sich ggf. ergebende Durchbauchung (bei Verwendung von Seil, Kette oder Zahnriemen) bzw. das Höhenspiel von Stangen durch einen Federmechanismus mit einer geringen Kraft ausgeglichen.
- - Rein elektrische Antriebe werden vorzugsweise durch Spindelantriebe mit Selbsthaltung ausgeführt. Durch die Selbsthaltung kann die Fixierung in der Hochlage sichergestellt werden.
- - Folgende Ausführungen können Anwendung finden:
- - Koaxiale Anordnung von Motor und Spindel-Mutter Einheit
- - Versetzt angeordneter Motor
- - Zwischen Motor und Spindelantrieb wird ein Getriebe geschaltet (Drehzahl-Kraft-Optimierung).
- - Der Ausfahrhub erfolgt einseitig.
- - Der Ausfahrhub erfolgt doppelseitig, beide Seiten entgegengerichtet.
- - Der Ausfahrhub erfolgt doppelseitig, beide Seiten gleichgerichtet.
- - Elektrohydraulische Antriebe verwenden vorzugsweise Hydraulikkolben, die durch eine Feder einseitig vorbelastet sind und damit die Fixierung in der Hochlage sicherstellen.
- - Folgende Zylinder-Ausführungen können Anwendung finden:
- - Einfach wirkender Zylinder, der gegen eine Feder einseitig aus- oder einfährt,
- - 1 Druckkammer, 1 Federkammer,
- - Einfach wirkender Zylinder, der gegen eine Feder beidseitig gleichgerichtet aus- und einfährt.
- - 1 Druckkammer, 1 Federkammer, durchgehende Kolbenstange
- - Einfach wirkender Zylinder mit 2 Kolben, die gegen eine Feder beidseitig entgegengerichtet aus- und einfahren.
- - 1 Druckkammer, 2 Federkammern oder 2 Druckkammern und 1 Federkammer
- - Vorzugsweise erfolgt die Hochhaltung durch eingesperrte Hydraulikflüssigkeit mit einem Druck beaufschlagtem Speicher (Blasenspeicher o. ä.).
- - Folgende Zylinder-Ausführungen können Anwendung finden:
- - Bauformen wie oben beschrieben, jedoch wird die Federkammer ersetzt durch eine Druckkammer.
- - Bei Anwendung eines elektrohydraulischen Antriebs wird vorzugsweise eine Kombination aus Aktuator, Steuerung und Pumpe in einem Gehäuse untergebracht, sodass keine Hydraulikschläuche oder -leitungen außerhalb der Betätigungseinheit verlegt werden müssen.
- - Vorzugsweise werden die Antriebe doppelwirkend ausgeführt.
- - Bei einer vorteilhaften Ausführungsvariante umfasst die Verfahreinrichtung einen Elektromotor, vorzugsweise bürstenlos, eine Spindel, vorzugsweise mit Rechts- und Linksgewinde für beidseitige Betätigung, vorteilhafterweise mit Selbsthemmung und eine Getriebeeinheit, vorzugsweise ein Planetengetriebe. Über die Betätigungseinheit wird vorzugsweise eine Kette oder ein Zahnriemen oder ein Seil betätigt, welche vorzugsweise über eine Untersetzung, wie eine Umlenkung und über eine Kette oder einen Zahnriemen oder ein Seil an die Magnetschienenbremse angebunden ist.
- - Aufgrund von Gleislage, Drehgestellbewegungen und Verschleiß an Rad, Polschuhen und Endgliedern wird die Verfahreinrichtung vorzugsweise Bewegungen in X-, Y- und Z-Richtung zulassen. Diese Bewegungen werden vorzugsweise statisch und auch dynamisch über die Verfahreinrichtung kompensiert.
- - Der betrieblich max. Absenkhub sollte in der Auslegung der Absenkvorrichtung berücksichtigt werden. Über ein Element, z.B. eine Feder, kann vorzugsweise unabhängig vom Absenkweg eine Vorspannung gewährleistet werden. Vorteilhafter Weise wird die Funktion zur Vorspannung in der Betätigungseinheit integriert.
- - Die Anzahl der Betätigungseinheiten kann zwischen 1 und 4 variieren. Die Anordnung kann abhängig von der verwendeten Anzahl und von der Einbausituation variieren, z. B. kann der Einbau im Bereich der Spurhalter oder innerhalb der Spurhalter bauraumtechnische Vorteile bringen.
- - Die Verfahreinrichtung ist bevorzugt im Drehgestell befestigt. Alternativ kann die Verfahreinrichtung auch in der Magnetschienenbremse befestigt sein, d. h. die Verfahreinrichtung bewegt sich mit der Magnetschienenbremse und ist am Fahrzeug, bevorzugt am Drehgestell befestigt.
- - Die Verfahreinrichtung ist vorzugsweise mit Selbsthemmung ausgeführt.
- - Bei einer vorteilhaften Ausführungsvariante erfolgt die Umlenkung vorzugsweise über Hebel, Riemenscheibe, Kettenrad oder Laufrad.
- - Zentrierungen, Spurstangen und Mitnehmer an der Bremse und im Drehgestell können gemäß dem Stand der Technik ausgeführt werden.
- - Vorteilhafte Ausführungsvarianten ermöglichen die Zulassung von Fahrzeugen mit Magnetschienenbremsen, die ohne Druckluft betätigt werden.
- - Vorteilhafte Ausführungsvarianten ermöglichen Einsparungen in der Druckluftversorgung (große, schwere, laute und teure Kompressoren) sowie in der Rohr- und Schlauchverlegungen.
- - Vorteilhafte Ausführungsvarianten benötigen im Drehgestell nur noch eine elektrische Versorgung.
- - Vorteilhafte Ausführungsvarianten benötigten keine Feder zum Anheben und Festhalten in der Hochlage.
- - Vorteilhafte Ausführungsvarianten mit Absenkung über Kette, Zahnriemen oder Seil haben zudem den Vorteil, dass keine Zusatzdruckkräfte auf den Magneten wirken und somit auch das Drehgestell beim Bremsen nicht unnötig entlastet wird.
- - Vorteilhafte Ausführungsvarianten ermöglichen, dass über die elektrische Betätigung/Ansteuerung eine Positionserfassung möglich ist, die heute über zusätzliche Endschalter realisiert wird. Hochlagenschalter können entfallen.
- - Vorteilhafte Ausführungsvarianten ermöglichen eine gleichmäßige Absenkung der Magnete durch Synchronisierung mehrerer Antriebe.
- - Vorteilhafte Ausführungsvarianten ermöglichen durch die Unter- bzw. Übersetzung und Umlenkung einen flexiblen Einbau und eine hohe Absenkgeschwindigkeit bei kleinem Spindelweg. Hohe Kräfte auf die Spindel verbessern die Selbsthemmung.
- - Vorteilhafte Ausführungsvarianten ermöglichen durch eine Erfassung und/oder Abschaltung des Motors in der oberen Endlage bei vorgegebenem Drehmoment bzw. Motorstrom eine schonende Belastung der Dämpfungselemente. Durch die Selbsthemmung der Spindel ist die vormals übliche Vorspannung von 3,5 g nicht mehr nötig.
- - Vorteilhafte Ausführungsvarianten ermöglichen, dass durch eine (zusätzliche) Erfassung der Position der Umlenkelemente die Lage des Bremsrahmens in der Tieflage genau gemessen werden kann. Damit ist eine Erkennung von Verschleiß und Aufschieferung möglich.
- - Vorteilhafte Ausführungsvarianten ermöglichen es, die Antriebseinrichtung bzw. den Motor leistungsoptimiert zu regeln und bei der Ansteuerung von Motor und Spule den max. Leistungsbedarf zu minimieren, z. B. durch ein Bestromen der Spule, wenn der Strombedarf des Motors gering oder Null ist. Ebenso kann über eine abgestimmte Regelung der Ansteuerung von Spule und Motor der Leistungsbedarf optimiert werden.
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Abschließend sei erwähnt, dass die Merkmale aller oben beschriebenen Ausführungsbeispiele untereinander in beliebiger Weise kombiniert werden können, um weitere andere Ausführungsbeispiele der Erfindung zu bilden. Auch können alle Merkmale von Unteransprüchen jeweils für sich mit jedem der nebengeordneten Ansprüche kombiniert werden, und zwar jeweils für sich allein oder in beliebiger Kombination mit einem oder anderen Unteransprüchen, um weitere andere Ausführungsbeispiele zu erhalten.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verfahreinrichtung
- 11a-d
- Anbindungsstellen
- 20
- Magnetschienenbremse
- 30
- streckenseitige Schienen
- 31
- Magneteinheit
- 32
- vorderes Rahmenteil
- 32a
- hinteres Rahmenteil
- 40
- Antriebseinrichtung
- 41
- Motor
- 42
- Zahnriemen
- 43
- Spindel
- 43a
- Rechtsgewinde
- 43b
- Linksgewinde
- 44a
- linkes Gewindeelement
- 44b
- rechtes Gewindeelement
- 45
- Riemenscheibe
- 50
- Antriebsstrang
- 60
- vordere Untersetzungsumlenkeinrichtung
- 60a
- hintere Untersetzungsumlenkeinrichtung
- 70
- antriebsseitiges Stellelement
- 70a
- weiteres antriebsseitiges Stellelement
- 80
- bremsenseitiges Stellelement
- 80a
- weiteres bremsenseitiges Stellelement
- 90
- Spuleneinrichtung
- 91
- antriebsseitiger Aufwickelbereich
- 92
- bremsenseitiger Aufwickelbereich
- 93
- Welle
- 100
- Federeinrichtung
- 110
- Ankerelement
- 111
- ankerseitiger Anschlag
- 120
- Steuerhülse
- 121
- hülsenseitiger Anschlag
- 122
- Hülsenende
- 125
- Gehäuse
- 130
- Zugfeder
- 131
- linkes Federende
- 132
- rechtes Federende
- DP
- Doppelpfeil
- dX
- Wegstrecke
- Fz
- Zugkraft
- h
- Bewegungshub des antriebsseitigen Stellelements
- H
- Bewegungshub des bremsenseitigen Stellelements
- P1
- Bewegungspfeil
- P2
- Bewegungspfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0706926 A1 [0004]
- DE 10009331 A1 [0005]
- DE 2112359 A1 [0005]
